TWI576181B - 鑄造鋼帶的方法與設備 - Google Patents

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Description

鑄造鋼帶的方法與設備
本發明關於一種鑄造鋼的方法，該鋼的鉻含量大於15重量%，特別是大於33重量%。
具高鉻含量的耐高溫及耐磨損的鋼以及含碳合金迄今係呈個別部件方式在一道不連續的砂鑄造方法中製造。然後將鑄造產品不作附加的熱機械處理直接作機械加工。
在水平的鋼的砂鑄造法的場合，迄今習知之鑄造鋼的方法始終由接近終尺寸的鑄造方式著手，和一道離線(Offline)或線上(Inline)滾壓作業組合。在此，變形或滾壓的步驟的目的在使厚度縮減以及重新形成組織(亦即再結晶)。這種方法係要產生作鋼合金的熱寬鋼帶，為了達成該機械性質，特別是在傳統的鋼，絕對須將鑄造組織轉變。
在鑄造鋼帶時，液態鋼流經一供應系統(它具有相關設計的噴嘴)送到一條循環的輸送帶(它由下方用水冷卻)，此輸送帶利用二個轉向滾子驅動及導進。在初級冷卻(Primrkhlung)的區域中，放到輸送帶上的熔融物仍完全凝固，在凝固後，鋼帶進入滾壓架中作線上滾壓，在作過線上滾壓和另一道冷卻過程後將鋼帶用鉸盤捲取起來，這種鑄造鋼帶的鑄造方法見於DE 198 52 275 A1。
在WO 02/064288 A1也提到將液態金屬鑄造及使它凝固的方法與裝置，它係特別為鐵合金或非鐵金屬及其切分(Zerteilung)而構思者。在此，由該液相，藉著使用一鋼帶鑄造設備製造具有可預設厚度的無端鋼帶。一斷裂設備將這些鋼帶切成片段，其中鋼帶的表面在鑄造及凝固時將一將斷裂位置的圖案鐫印進去，它在鋼帶斷裂時決定產品部段的預定義的最佳尺寸。
另方面將選出的構件[例如渦輪葉片(Turbolader)用的軸承套筒(Lagerhlse)]在一道不連續鑄造方法(例如在砂鑄模中鑄造)作鑄造。由於個別構件始終需要一道機械後處理，故鑄造件要鑄成尺寸稍大，然後車削掉。如有必要，還需其他製造步驟，例如鑽孔，然而並沒有人作熱滾壓以作再結晶或厚度縮減的目的。
本發明的目的在節省程序步驟及能量的情形下製造特別的鋼合金，亦即可比迄今技術更簡單。
依本發明，此目的在上述種類的方法其達成之道係為該鋼在一水平鋼帶鑄造設備中鑄造。
藉著使用此鋼帶鑄造方法可連續地製造很小厚度(例如50毫米或更小)的鋼帶。
本發明的有利的進一步特點見於申請專利範圍附屬項。
本發明特別適用於鑄造一種鋼，該鋼鑄成碳成分大於1重量%。
同樣地，如果該鋼鑄造成矽成分大於2重量%，則此鋼帶鑄造方法可有利地使用。
依此可將所鑄成的鋼帶或利用鑄造產生的鑄造板切斷、銑切、鑽孔或退火。
本發明也關於一種用於實施申請專利範圍第1～4項中任一項之方法的水平鋼帶鑄造設備，其中：該設備包含一熔融爐、一鑄造監桶及一輸送帶，該輸送帶用於容納由該鑄造盛桶流出來的液態鋼並將之冷卻。
因此本發明的目的在使用一種水平鋼帶鑄造裝置，以便由例如高合金的工具鋼產生構件或嵌入部件(Einsatzteil)，其尺寸和在水平鋼帶鑄造的場合時的鑄造鋼帶厚度一致，因此不需熱滾壓以作再結晶及厚度縮減的目的，坯件(Rohling)可連續地製造，且不須製造個別鑄造模(如在作砂鑄造的場合)。
在本發明的鋼帶鑄造設備的一有利的進一步特點，該輸送帶設有凹陷部以在鋼帶內形成鑄造板或設有橫向延伸的突起部在鋼帶中形成預斷裂位置。
可用其他設備與此鋼帶鑄造設備配合，以將該利用輸送帶鑄造的鑄造板作機械後處理。舉例而言，可以有切屑裝置(Zerspanungsvorrichtung)以準確地確定鑄造板(它們在鑄造過程時的尺寸已接近其終尺寸)的寬度與長度。如不用此方式，也可將鑄造的半成品(Halbzeng)利用各種不同的機械方法加工以得到所要的終尺寸。
也可有利地沿運送方向在輸送帶的下游有一切斷或切割裝置以將鋼帶切斷。
以下本發明用實施例詳細說明。
用於鑄造鉻含量大於15重量%的鋼的一鋼帶鑄造設備(1)(圖1a、1b)包含一用於供應液態鋼的供應系統，它具有一爐(2)及一中間流槽(澆鑄盤)(Tundish)或一鑄造盛桶(它用於將一定量的液態鋼作儲存或裁切(Konfektionieren)，該液態經一「出口噴嘴」(4)放到一無端輸送帶(5)上，該輸送帶宜同樣由鋼構成，具有一冷卻裝置(6)，其中該冷卻裝置(6)舉例而言包含一個具有一冷卻液的盆(13)，輸送帶(5)的下側通過此冷卻液。
出口噴嘴(4)的寬度和一個要在該循環的輸送帶(5)上鑄造的鑄造板(7)的寬度相當。輸送帶利用二個轉向滾子(10)(11)[它們各設有本身的驅動器(8)(9)]驅動及導引。
在輸送帶(5)的二個帶狹側上宜設有賦形的片段(Segment)(12)。它們隨輸送帶共轉，且該片端設成互相重疊或者互相緊密接合，俾防止液態鋼流出。片段(12)的間隔係由輸送帶(5)的寬度預設或可對應於所要鑄造的鑄造板(7)的所要度作調整。為了作冷卻，輸送帶(5)隨片段(12)通過冷卻裝置(6)的容器(13)，該輸送裝置還可包含其他裝置以將鑄造板(7)冷卻。舉例而言，該二轉向滾子(10)(11)可各被一冷卻液流過。在該在鋼帶鑄造設備(1)上側跑動的輸送帶(5)的區域的下方，舉例而言，該設備(1)包含一噴灑冷卻裝置(14)，它將輸送帶(5)由下側用冷卻液噴灑。用此方式可鑄造一鑄造板(7)，其長度大約相當於設備(1)的長度或更超出其厚度之外，鑄造板(7)的長度可已為藉著確在中間流槽(Tundish)中液態鋼的量產生之所要長度，或者鑄造板在離開輸送帶(5)後利用一切割或斷裂裝置(15)切斷並送到一半成品儲倉(16)。它由該處進一步送到相關的裝置及器具以作進一步的處理，例如：銑切、鑽孔、退火或其他切割或其他切屑方法。因於鑄造板(7)已具有所要厚度，故不須作滾壓過程作為熱機械處理程序。但可依所要材料性質而定，在鑄造過程後立即作或在鑄造件冷卻後作一道滾壓程序當作鑄造過程的處理步驟。
如不採上述鋼帶鑄造設備的實施方式在另一鋼帶鑄造設備(18)中的一輸送帶(17)(圖2a,2b)也可有多數凹陷部(19)，其尺寸接近要在它裡面鑄造的鑄造件的尺寸。凹陷部(19)可以只單列前後設置，或者各依輸送帶(17)的寬度而定也可另外相鄰設置。在此，相鄰設置的凹陷部(19)的尺寸可各同。也可對應於在輸送帶(17)上相鄰設置的凹陷部(19)的列數，設以多數「出口噴嘴」(20)，其寬度配合凹陷部，在輸送帶(17)中鑄造的鑄造件在離開輸送帶(17)後，被送到一半成品儲倉(16)，如圖1b所示。
利用此種鋼帶鑄造法，可製造厚度大不相同的鑄造件；一般，鑄造厚度在8～25mm之間，且宜15mm。高合金材料的典型應用為軸承套筒，舉例而言，其尺寸為13mm(厚)×120mm(長)，且可用切屑加工後鑄造件(例如具15mm厚度及相同寬度)在一車床(Drehabank)上製造，其中空心圓筒的形狀可將核心部鑽掉而產生，所有其他形狀也可將鑄造件表面材料用切屑方式移除而得到。
在另一實施例中，鑄造件的幾何尺寸為15mm(寬)×125mm(長)；由此利用機械式加工(特別是切屑加工)產生一種構件幾何尺寸12.7mm(寬度)×120mm(長度)。
鋼除了含鉻外，宜亦含有多於1重量%的及/或多於2重量%的矽。利用此鋼帶鑄造設備(1)或(18)所要鑄造鑄造件的性質曲線廓形包含一種良好的耐高溫性以及良好的耐磨損強度。Rockwell硬度(HRC)為33～38，拉伸強度約1000MPa。
在本發明的進行方式，該方法中典型的迅速冷卻作用對鑄造件的組織有正面影響，顆粒尺寸減少，且析出物(Ausscheidung)(例如碳化物)由於擴散受妨礙，故細細分散在母質(Matrix)中。由此造成有利的機械性質。
依本發明有不同可能方式控制溫度以冷卻鑄造件(圖3a～3d)。依一第一進行方式(圖3a)，鑄造產物的溫度先保持一段預設時間，然後用一定冷卻速率冷卻(曲線21)。如不用此方式，在一段較長時段(在此時段時溫度保持)之後也跟著一加熱階段(曲線22)。在此情形，鑄造件在較晚的時間點才冷卻。
依另一進行方式，鑄造件直接利用退火(Abschrecken，英：quench)急速冷卻(圖3c)，然後如果它們利用此退火過程仍未到周圍溫度，則在一時間中作一種受控制的溫度處理。
在另一進行方式中(圖3d)，鑄造件利用變換的冷卻速度冷卻到周圍溫度。
(1)．．．鋼帶鑄造設備
(2)．．．爐
(3)．．．鑄造盛桶
(4)．．．出口噴嘴
(5)．．．輸送帶
(6)．．．冷卻裝置
(7)．．．鑄造板
(8)．．．驅動器
(9)．．．驅動器
(10)．．．轉向滾子
(11)．．．轉向滾子
(12)．．．片段
(13)．．．容器
(14)．．．噴灑冷卻裝置
(15)．．．切割或斷裂裝置
(16)．．．半成品儲倉
(17)．．．輸送帶
(18)．．．鋼帶鑄造設備
(19)．．．凹陷部
(20)．．．出口噴嘴
(21)．．．曲線
(22)．．．曲線
圖1a及1b係依一第一實施例的一鋼帶鑄造設備的一示意側視圖及上視圖；
圖2a及2b係用於鑄造「鑄造板」的一輸送帶的一側視剖面圖，及該輸送帶的一上視圖，具有不同尺寸的鑄造板相鄰地鑄造。
圖3a～3d係用一鋼帶鑄造設備所鑄造的鑄造件的溫度走勢，它們係為時間的函數。
(1)‧‧‧鋼帶鑄造設備
(2)‧‧‧爐
(3)‧‧‧鑄造盛桶
(4)‧‧‧出口噴嘴
(5)‧‧‧輸送帶
(6)‧‧‧冷卻裝置
(7)‧‧‧鑄造板
(10)‧‧‧轉向滾子
(11)‧‧‧轉向滾子
(13)‧‧‧容器
(14)‧‧‧噴灑冷卻裝置
(15)‧‧‧切割或斷裂裝置
(16)‧‧‧半成品儲倉

Claims (9)

  1. 一種鑄造含鉻鋼帶的方法，其中，該鋼在一水平鋼帶鑄造設備(1)(18)中鑄造，其特徵在：該鋼的鉻含量大於15重量%，該鋼係鑄造到一具有凹陷部(19)的輸送帶(17)上以在該鋼帶內形成鑄造板，利用該凹陷部(19)形成互相分離的空腔。
  2. 一種鑄造含鉻鋼帶的方法，其中該鋼帶在一具有一輸送帶(5)的水平鋼帶鑄造設備(1)(18)中鑄造，其特徵在：該鋼的鉻含量大於15重量%，且該輸送帶(5)的下側在一個在該鋼帶鑄造設備(1)的上側上延伸的區域中，利用一噴灑裝置(14)冷卻。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：該鋼鑄成碳成分大於1重量%。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：該鋼鑄造成矽成分大於2重量%。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：將利用鑄造產生的鑄造板(7)切斷、銑切、鑽孔或退火，或將鑄成的鋼帶切斷、銑切、鑽切或退火。
  6. 一種用於實施申請專利範圍第1~4項中任一項之方法的水平鋼帶鑄造設備，其中，該設備含一熔融爐(2)、一鑄造盛桶(3)及一輸送帶(17)，該輸送帶用於容納由該鑄造盛桶(3)流出來的液態鋼並將之冷卻且該輸送帶(17)設有凹陷部(19)以在鋼帶內形成鑄造板(19)利用該凹陷部形成互相分離的空腔。
  7. 一種用於實施申請專利範圍第1~5項任一項方法的水平鋼帶鑄造設備，其中該設備包含一熔融區域(2)、一鑄造盛桶、以及一輸送帶，其用於熔納由鑄造盛桶(3)流出的鋼液並將之冷卻，其特徵在：在一個在該鋼帶鑄造設備的上側延伸的鋼帶區域中設有一噴灑冷卻裝置(14)，其從輸送帶下側用一冷卻液噴灑該輸送帶(5)。
  8. 如申請專利範圍第6或第7項之鋼帶鑄造設備，其中：有切屑裝置以確定鑄造板(7)的寬度和長度。
  9. 如申請專利範圍第6或第7項之鋼帶鑄造設備，其中：沿運送方向在輸送帶(5)(17)的下游有一切斷或切割裝置以將鋼帶切斷。
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